KR101390533B1 - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and process for production thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery produced using the positive electrode active material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 충방전 용량을 가지면서, 높은 안전성과 내구성의 2개의 특성을 양립시킬 수 있는 비수계 전해질 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질은 알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가된 리튬 니켈 복합 산화물로서, 평균 입경이 2 내지 4 ㎛인 미세 이차 입자와 평균 입경이 6 내지 15 ㎛인 조대 이차 입자를 포함하고, 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛인 이차 입자를 포함하고, 상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; SA)이 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; LA)보다 많고, 바람직하게는 알루미늄 농도비(SA/LA)가 1.2 내지 2.6의 범위 내이다.
The present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having high charge and discharge capacity and capable of attaining both safety and durability characteristics.
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a lithium nickel composite oxide to which at least two or more kinds of metal elements including aluminum are added, and fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 μm and an average particle diameter of 6 to 15 μm. Aluminum particles (metal molar ratio; SA) of the fine secondary particles, wherein the aluminum content (metal molar ratio; LA) of the fine secondary particles is included; ), And the aluminum concentration ratio (SA / LA) is preferably in the range of 1.2 to 2.6.

Description

비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질, 그의 제조 방법, 및 상기 정극 활성 물질을 이용한 비수계 전해질 이차 전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF, AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY PRODUCED USING THE POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method of manufacturing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material TECHNICAL FIELD PRODUCED USING THE POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}

본 발명은 비수계 전해질 이차 전지, 및 그의 정극 재료로서 이용되는 정극 활성 물질, 특히 리튬 니켈 복합 산화물을 포함하는 정극 활성 물질에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and a cathode active material including a cathode active material, in particular lithium nickel composite oxide, used as the cathode material thereof.

비수계 전해질 이차 전지인 리튬 이온 이차 전지는 소형이며 고용량이기 때문에, 휴대 전화, 비디오캠, 휴대 정보 단말(PDA) 등의 소형 이동 기기용의 전원으로서 탑재되어 있다. 또한, 하이브리드카로 대표되는 자동차로의 탑재를 목표로 하여, 대형 리튬 이온 이차 전지의 연구 및 개발도 진행되고 있다. 이러한 배경으로부터, 리튬 이온 이차 전지에 대해서는 보다 높은 용량 및 출력 특성이 요구되고 있지만, 특히 자동차 탑재용의 리튬 이온 이차 전지에 대해서는, 민간용인 것과 비교하여 보다 긴 기간에 걸쳐서 사용할 수 있는 수명 특성이 더욱 요구되고 있다.Lithium ion secondary batteries, which are nonaqueous electrolyte secondary batteries, are small and have a high capacity, and thus are mounted as power sources for small mobile devices such as mobile phones, video cams, and portable information terminals (PDAs). In addition, research and development of large-sized lithium ion secondary batteries are also in progress, with the goal of mounting them in automobiles represented by hybrid cars. From this background, although higher capacity and output characteristics are required for a lithium ion secondary battery, especially the life expectancy characteristic which can be used over a longer period of time compared with a civilian use is especially the case for a lithium ion secondary battery for automobile use. It is required.

리튬 이온 이차 전지의 정극 재료 중 하나인 리튬 니켈 복합 산화물(LNO)은, 현재 주류인 리튬 코발트 복합 산화물(LCO)과 비교하여 고용량이라는 것, 원료인 니켈(Ni)이 코발트(Co)보다 저렴하고 안정적으로 입수 가능하다는 것 등의 이점을 갖고 있기 때문에, 차세대 정극 재료로서 기대되고 있으며, 그의 연구 및 개발이 활발히 계속되고 있다.Lithium nickel composite oxide (LNO), which is one of the positive electrode materials of lithium ion secondary batteries, has a higher capacity than the current mainstream lithium cobalt composite oxide (LCO), and nickel (Ni) as a raw material is cheaper than cobalt (Co). Since it has the advantage that it can be obtained stably, it is anticipated as a next-generation positive electrode material, and its research and development continue actively.

그러나, 리튬 니켈 복합 산화물은 결정의 안정성이 낮고, 사이클 특성이나 열 안정성에 과제를 안고 있다.However, lithium nickel composite oxides have low crystal stability and pose problems in cycle characteristics and thermal stability.

이러한 과제를 해결하기 위해 다양한 첨가 원소에 의한 전지 특성의 개선이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 LiNiO2에 Co를 첨가함으로써 그의 내구성을 향상시키는 것이 제안되어 있다. 그러나, 내구성이 가장 양호한 전지에서도 500 사이클 정도로 그의 용량이 절반으로 저하되어 있어, 자동차 용도를 상정한 경우에는 그의 내구성은 불충분하다.In order to solve such a subject, improvement of the battery characteristic by various additional elements is examined. For example, Patent Document 1 proposes to improve the durability by adding Co to LiNiO 2 . However, even in a battery having the most durability, its capacity is reduced by half in about 500 cycles, and its durability is insufficient when a vehicle is used.

한편, 첨가 원소의 농도 분포에 의한 개선으로서, 특허문헌 2에는 구조적 안정성의 향상에 의한 사이클 안정성의 개선을 목적으로 하여 LiCoO2 코어와 Al, Mg, Sn, Ca, Ti 및 Mn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속을 포함하고, 이 금속이 표층으로부터 상기 코어의 중심부까지 상이한 농도 경사로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극 활성 물질이 개시되어 있다. 그러나, 이 리튬 이온 이차 전지용 정극 활성 물질은 전지의 사이클 안정성을 개선하는 것을 목적으로 한 것이며, 전지의 안전성의 개선에 대해서는 아무런 고려도 이루어져 있지 않다. 또한, 리튬 니켈 복합 산화물로의 적용도 고려되어 있지 않으며, 그의 효과도 불명확하다.On the other hand, as an improvement by concentration distribution of an additional element, Patent Document 2 selects from the group consisting of LiCoO 2 cores and Al, Mg, Sn, Ca, Ti, and Mn for the purpose of improving cycle stability by improving structural stability. Disclosed is a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, comprising a metal, wherein the metal is distributed at different concentration gradients from the surface layer to the center of the core. However, this positive electrode active material for lithium ion secondary batteries is aimed at improving the cycle stability of the battery, and no consideration is given to the improvement of the safety of the battery. Moreover, application to lithium nickel complex oxide is not considered, and the effect is also unclear.

특허문헌 3에는 리튬 니켈 복합 산화물의 안전성을 향상시키기 위해 Co, Al이 입자 내부에 존재하고, Mn의 농도가 입자의 반경 방향에 대하여 농도 경사를 가지며, 입자의 중심부에 대하여 입자 표면에서의 Mn의 농도가 높아져 있는 것을 특징으로 하는 리튬 니켈 복합 산화물이 제안되어 있다. 그러나, 이 리튬 니켈 복합 산화물을 이용한 전지에서는, 1주일에 7 % 이상이나 되는 보존에 의한 저항 상승이 발생하여, 자동차 용도를 상정한 경우에는 그의 내구성은 불충분하다.Patent Literature 3 discloses that Co and Al are present inside the particles in order to improve the safety of the lithium nickel composite oxide, the concentration of Mn has a concentration gradient with respect to the radial direction of the particles, and Lithium nickel composite oxide is proposed which has a high concentration. However, in the battery using this lithium nickel composite oxide, a resistance increase due to storage of 7% or more occurs in one week, and the durability thereof is insufficient when a vehicle is used.

이와 같이, 리튬 이온 이차 전지는 특히 하이브리드 자동차, 전기 자동차용의 전원에 이용되는 대형 이차 전지로서의 기대가 크지만, 이 경우에는 특히 장기간의 사용에 견딜 수 있는 내구성의 확보가 중요하다. 그러나, 높은 충방전 용량을 가지면서, 높은 안전성과 내구성을 겸비한 리튬 이온 이차 전지는 얻어지고 있지 않은 것이 현실이다.As described above, although lithium ion secondary batteries have high expectations as large secondary batteries used especially for power sources for hybrid vehicles and electric vehicles, it is particularly important to secure durability that can withstand long-term use. However, it is a reality that a lithium ion secondary battery having high charge and discharge capacity and having high safety and durability has not been obtained.

일본 특허 공개 (평)9-270258호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 9-270258 일본 특허 공개 제2001-243948호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2001-243948 일본 특허 공개 제2008-166269호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2008-166269

본 발명은 높은 충방전 용량을 가지면서, 높은 안전성과 내구성의 2개의 특성을 양립시킬 수 있는 비수계 전해질 이차 전지, 및 이 비수계 전해질 이차 전지를 실현시킬 수 있는 정극 활성 물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of achieving two characteristics of high safety and durability while having a high charge and discharge capacity, and a positive electrode active material capable of realizing this non-aqueous electrolyte secondary battery. It is done.

본 발명자는 상기 문제점을 감안하여, 높은 안전성과 내구성을 양립시킬 수 있는 리튬 이온 이차 전지 및 그의 정극 재료에 대하여 예의 연구한 결과, 정극 재료인 알루미늄 함유 리튬 니켈 복합 산화물이 미세 이차 입자와 조대 이차 입자에 의해 구성되어 있으며, 이 중의 미세 이차 입자의 알루미늄 함유 농도를 조대 이차 입자의 알루미늄 함유 농도보다 많게 함으로써, 이것을 정극 재료로서 이용한 전지에 있어서 높은 안전성과 내구성을 양립시키는 것이 가능하다는 지견을 얻어, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.In view of the above problems, the present inventors earnestly studied a lithium ion secondary battery and its positive electrode material capable of achieving both high safety and durability, and as a result, the aluminum-containing lithium nickel composite oxide as the positive electrode material was fine secondary particles and coarse secondary particles. It has been found that, by increasing the aluminum-containing concentration of the fine secondary particles therein than the aluminum-containing concentration of the coarse secondary particles, it has been found that high safety and durability can be achieved in a battery using this as a positive electrode material. The invention has been completed.

즉, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질은 알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가된 리튬 니켈 복합 산화물로서, 평균 입경이 2 내지 4 ㎛인 미세 이차 입자와 평균 입경이 6 내지 15 ㎛인 조대 이차 입자를 포함하고, 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛인 이차 입자를 포함하고, 상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; SA)이 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; LA)보다 많은 것을 특징으로 하는 것이다.That is, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a lithium nickel composite oxide to which at least two or more kinds of metal elements including aluminum are added, and the fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 μm and the average particle diameter of 6 to 4 are present. Coarse secondary particles having a thickness of 15 μm, including secondary particles having an average particle diameter of 5 to 15 μm in total, and wherein the aluminum content (metal molar ratio; SA) of the fine secondary particles is the aluminum content (metal molar ratio) of the coarse secondary particles. More than LA).

상기 리튬 니켈 복합 산화물은 화학식: LiwNi1 -x-y-zCoxAlyMzO2(단, M은 Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01)로 표시되는 것임이 바람직하고, 상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(SA)과 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(LA)의 비(알루미늄 농도비; SA/LA)는 1.12 내지 2.6의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 특히 1.2 이상인 것이 바람직하다.The lithium nickel composite oxide is represented by the formula: Li w Ni 1- xyz Co x Al y M z O 2 (wherein M is at least one element selected from Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr and W). , 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01), and the aluminum content (SA) of the fine secondary particles and the aluminum of the coarse secondary particles It is preferable that the ratio (aluminum concentration ratio; SA / LA) of content LA exists in the range of 1.12-2.6, and it is especially preferable that it is 1.2 or more.

또한, 레이저 회절 산란법 측정에 의한 입도 분포가 상기 미세 이차 입자에 있어서는 0.5 내지 6 ㎛의 범위 내이고, 상기 조대 이차 입자에 있어서는 3 내지 25 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 상기 미세 이차 입자가 혼합되는 비율은 상기 리튬 니켈 복합 산화물 전체에 대하여 부피비로 1 내지 10 %인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the particle size distribution by a laser diffraction scattering method measurement exists in the range of 0.5-6 micrometers in the said fine secondary particle, and exists in the range of 3-25 micrometers in the said coarse secondary particle, and the said fine secondary particle mixes It is preferable that the ratio to be 1 to 10% by volume ratio with respect to the said lithium nickel complex oxide whole.

또한, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질의 제조 방법은, 니켈 복합 수산화물에 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하고, 얻어진 알루미늄 함유 니켈 복합 수산화물을 산화 배소하고, 얻어진 알루미늄 함유 니켈 복합 산화물에 리튬 화합물을 더 첨가 및 혼합하고, 얻어진 혼합물을 소성하여 리튬 니켈 복합 산화물을 포함하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질을 얻는 방법에 있어서, 상기 니켈 복합 수산화물에 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하는 공정에서, 평균 입경이 2 내지 4 ㎛인 미세 이차 입자를 포함하는 니켈 복합 수산화물과, 평균 입경이 6 내지 15 ㎛인 조대 이차 입자를 포함하는 니켈 복합 수산화물 각각에, 상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; SA)이 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(금속 몰비; LA)보다 많아지도록 상기 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하여, 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛인 이차 입자를 포함하는 상기 알루미늄 함유 니켈 복합 산화물을 얻는 것을 특징으로 한다.Moreover, the manufacturing method of the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention adds and mixes an aluminum compound to a nickel composite hydroxide, oxidizes and roasts the obtained aluminum containing nickel composite hydroxide, and a lithium compound to the obtained aluminum containing nickel composite oxide. In the method of further adding and mixing the mixture, and calcining the obtained mixture to obtain a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium nickel composite oxide, in the step of adding and mixing an aluminum compound to the nickel composite hydroxide, the average particle diameter The aluminum content of the fine secondary particles (metal molar ratio; SA) in each of the nickel composite hydroxide containing the fine secondary particles having 2 to 4 μm and the coarse secondary particles having the coarse secondary particles having an average particle diameter of 6 to 15 μm. Aluminum content (metal molar ratio) of this said coarse secondary particle; The aluminum compound is added and mixed so as to be larger than LA), thereby obtaining the aluminum-containing nickel composite oxide containing secondary particles having an average particle diameter of 5 to 15 µm.

또한, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 상기한 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질을 정극 재료로서 사용하고 있는 것을 특징으로 한다.The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is also characterized in that the above-mentioned positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries is used as the positive electrode material.

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용의 정극 활성 물질은 높은 충방전 특성을 갖는 리튬 니켈 복합 산화물이며, 리튬 이온 이차 전지의 정극 재료로서 이용된 경우, 그 전지에 있어서 높은 안전성과 내구성을 동시에 달성할 수 있다. 본 발명의 정극 활성 물질을 정극 재료로서 이용한 리튬 이온 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차로 대표되는 자동차 탑재용의 전원에 적용되어도 장기간 사용을 계속할 수 있으며, 높은 안전성을 유지할 수 있다.The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a lithium nickel composite oxide having high charge and discharge characteristics, and when used as a positive electrode material of a lithium ion secondary battery, high safety and durability in the battery can be simultaneously achieved. have. The lithium ion secondary battery using the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material can continue to be used for a long time even when applied to a vehicle-mounted power source represented by a hybrid vehicle or an electric vehicle, and can maintain high safety.

이와 같이, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용의 정극 활성 물질 및 이것을 이용한 비수계 전해질 이차 전지는 고용량이며, 높은 안전성과 내구성이 요구되는 자동차 탑재용 등의 대형 이차 전지에 바람직하게 이용할 수 있기 때문에, 그의 공업적 가치는 매우 크다고 할 수 있다.As described above, the positive electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery using the same have a high capacity and can be suitably used for large secondary batteries such as automobile mounts requiring high safety and durability. His industrial value is very large.

(1) 정극 활성 물질(1) positive electrode active material

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질은 알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가된 리튬 니켈 복합 산화물로서, 평균 입경 2 내지 4 ㎛의 미세 이차 입자와 평균 입경 6 내지 15 ㎛의 조대 이차 입자가 혼합된 평균 입경 5 내지 15 ㎛의 이차 입자를 포함하고, 상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(SA)이 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(LA)보다 많은 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 알루미늄 함유량은 각각의 이차 입자에 포함되는 리튬 이외의 금속의 합계량에 대한 알루미늄량을 금속 몰비로 나타낸 값이다.The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a lithium nickel composite oxide to which at least two or more kinds of metal elements including aluminum are added, and fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 μm and a coarse particle having an average particle diameter of 6 to 15 μm. It includes secondary particles having an average particle diameter of 5 to 15 µm in which secondary particles are mixed, and the aluminum content (SA) of the fine secondary particles is larger than the aluminum content (LA) of the coarse secondary particles. In addition, aluminum content is the value which showed the aluminum amount with respect to the total amount of metals other than lithium contained in each secondary particle in metal molar ratio.

비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질로서 이용되는 리튬 니켈 복합 산화물(LNO)에 있어서는, 안전성이나 내구성을 개선하기 위해 다양한 첨가 원소에 의한 개선이 검토되고 있다. 첨가 원소가 LNO의 결정 중에 균일하게 확산되면, LNO의 결정 구조가 안정화된다. 그러나, 안전성의 개선을 도모하기 위해 첨가 원소를 증가시키면, 충방전 반응과 함께 산화 환원 반응에 기여하는 니켈의 양이 감소하기 때문에, 전지 성능으로서 가장 중요한 전지 용량이 크게 저하되는 결과가 된다. 따라서, 첨가 원소의 첨가량은 가능한 한 적게 할 필요가 있다.In the lithium nickel composite oxide (LNO) used as the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, improvement by various additive elements is examined in order to improve safety and durability. If the additional element diffuses uniformly in the crystal of LNO, the crystal structure of the LNO is stabilized. However, increasing the additive element in order to improve the safety reduces the amount of nickel which contributes to the redox reaction together with the charge and discharge reactions, resulting in a significant decrease in battery capacity, which is the most important battery performance. Therefore, it is necessary to make the addition amount of an additional element as small as possible.

또한, 통상 분말상의 리튬 니켈 복합 산화물은 입도 분포에 어느 정도의 확장을 갖는다. 바꾸어 하면, 분말상의 리튬 니켈 복합 산화물은 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 혼합물로 되어 있다고 할 수 있다. 미세 이차 입자는 조대 이차 입자보다 부피당의 표면적이 많아져 있고, 전지 내부에서의 충방전에 의한 Li 이온의 삽입 탈리 반응은 리튬 금속 복합 산화물 입자의 표면에서 발생하기 때문에, 반응에는 조대 이차 입자보다 미세 이차 입자가 보다 사용되기 쉽다고 생각된다. 그 때문에, 미세 이차 입자는 조대 이차 입자와 비교하면 부하가 커지고, 먼저 열화되어, 전지의 안전성이나 내구성을 저하시키게 된다.In addition, the powdery lithium nickel composite oxide usually has some expansion in the particle size distribution. In other words, the powdery lithium nickel composite oxide can be said to be a mixture of fine secondary particles and coarse secondary particles. Since fine secondary particles have more surface area per volume than coarse secondary particles, the insertion and desorption reaction of Li ions due to charging and discharging in the battery occurs on the surface of the lithium metal composite oxide particles, so the reaction is finer than coarse secondary particles. It is thought that secondary particles are easier to use. Therefore, compared with the coarse secondary particle, a fine secondary particle becomes large and deteriorates first, and it degrades safety and durability of a battery.

따라서, 리튬 니켈 복합 산화물에 포함되는 미세 이차 입자의 내구성을 향상시킴으로써, 전지로서의 안전성과 내구성도 개선된다고 할 수 있다.Therefore, it can be said that safety and durability as a battery are also improved by improving the durability of the fine secondary particle contained in a lithium nickel composite oxide.

안전성과 내구성을 개선하기 위해 충분한 양의 첨가 원소를 가하는 경우, 리튬 니켈 복합 산화물 전체를 균일한 조성으로 하면 그의 전지 용량이 크게 저하된다. 이에 대하여, 안전성과 내구성의 개선이 특히 필요한 미세 이차 입자로의 첨가 원소의 첨가량을 많게 함으로써, 리튬 니켈 복합 산화물 전체로서의 첨가 원소의 첨가량을 억제하여, 충분한 전지 용량을 확보함과 함께, 미세 이차 입자의 결정 구조를 안정화시켜, 리튬 니켈 복합 산화물 전체로서의 안전성과 내구성을 양립시키는 것이 가능해진다. 본 발명의 정극 활성 물질은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.When a sufficient amount of additional elements are added to improve safety and durability, if the entire lithium nickel composite oxide is made into a uniform composition, its battery capacity is greatly reduced. On the other hand, by increasing the addition amount of the additional element to the fine secondary particles, which particularly need to improve the safety and durability, the amount of addition of the additional element as the whole lithium nickel composite oxide is suppressed, while ensuring sufficient battery capacity and fine secondary particles. It is possible to stabilize the crystal structure of and to make both the safety and durability of the entire lithium nickel composite oxide compatible. The positive electrode active material of the present invention is made based on this knowledge.

즉, 본 발명의 정극 활성 물질에서는 평균 입경 2 내지 4 ㎛의 미세 이차 입자에 있어서의 알루미늄 함유량(SA)을 평균 입경 6 내지 15 ㎛의 조대 이차 입자에 있어서의 알루미늄 함유량(LA)보다 많게 하는 것에 중요한 의의가 있다.That is, in the positive electrode active material of the present invention, the aluminum content (SA) in the fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 µm is larger than the aluminum content (LA) in the coarse secondary particles having an average particle diameter of 6 to 15 µm. There is an important significance.

리튬 니켈 복합 산화물의 안전성과 내구성의 개선에는 알루미늄이 유효하다. 그 때문에, 본 발명의 정극 활성 물질은 알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가된 리튬 금속 복합 산화물이고, 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량을 보다 많게 함으로써, 리튬 니켈 복합 산화물 전체로서 안전성과 내구성을 개선할 수 있다.Aluminum is effective for improving the safety and durability of lithium nickel composite oxides. Therefore, the positive electrode active material of this invention is a lithium metal composite oxide to which at least 2 or more types of metal elements containing aluminum were added, and by making the aluminum content of a fine secondary particle more, safety and durability as a whole lithium nickel composite oxide are improved. It can be improved.

본 발명의 정극 활성 물질은 전체로서 평균 입경 5 내지 15 ㎛의 이차 입자를 포함하는 것이며, 평균 입경 2 내지 4 ㎛의 미세 이차 입자와 평균 입경 6 내지 15 ㎛, 바람직하게는 6 내지 10 ㎛의 조대 이차 입자가 혼합된 것이다. 상기 미세 이차 입자의 평균 입경이 2 ㎛ 미만이면, 미세 이차 입자의 알루미늄을 첨가하여도 안전성과 내구성의 개선이 충분히 이루어지지 않고, 정극 활성 물질 전체의 안전성과 내구성의 개선에 반영되지 않는다. 또한, 상기 미세 이차 입자의 평균 입경이 4 ㎛를 초과하면, 리튬 금속 복합 산화물 전체에 대한 미세 이차 입자의 비율이 증가하여 알루미늄을 많이 포함하는 입자가 증가하기 때문에, 정극 활성 물질로서 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는다.The positive electrode active material of the present invention contains secondary particles having an average particle diameter of 5 to 15 μm as a whole, fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 μm, and a coarse particle having an average particle diameter of 6 to 15 μm, preferably 6 to 10 μm. Secondary particles are mixed. If the average particle diameter of the fine secondary particles is less than 2 µm, the addition of aluminum of the fine secondary particles does not sufficiently improve the safety and durability, and does not reflect the improvement of the safety and durability of the entire positive electrode active material. In addition, when the average particle diameter of the fine secondary particles exceeds 4 μm, the ratio of the fine secondary particles to the total lithium metal composite oxide increases, so that the particles containing a lot of aluminum increase, so that sufficient battery capacity is provided as the positive electrode active material. Not obtained.

한편, 상기 조대 이차 입자의 평균 입경이 6 ㎛ 미만이면, 소립 직경임에도 불구하고 알루미늄의 첨가가 적은 입자가 증가하기 때문에, 충분한 안전성과 내구성이 얻어지지 않는다. 또한, 상기 조대 이차 입자의 평균 입경이 15 ㎛ 미만을 초과하면, 전체로서의 평균 입경을 5 내지 15 ㎛로 하기 위해 상기 미세 이차 입자가 증가하게 되기 때문에, 정극 활성 물질로서 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는다.On the other hand, if the average particle diameter of the coarse secondary particles is less than 6 µm, the particles having a small addition of aluminum increase despite the small particle diameter, so that sufficient safety and durability are not obtained. In addition, when the average particle diameter of the coarse secondary particles exceeds less than 15 µm, the fine secondary particles increase in order to make the average particle diameter as a whole 5 to 15 µm, so that sufficient battery capacity as a positive electrode active material is not obtained. .

상기 미세 이차 입자의 알루미늄 함유량(SA)과 상기 조대 이차 입자의 알루미늄 함유량(LA)의 비(알루미늄 농도비; SA/LA)는 1.12 내지 2.6인 것이 바람직하다. 알루미늄 농도비 SA/LA가 1.12 미만이면, 상기 미세 이차 입자와 상기 조대 이차 입자에 첨가되는 알루미늄의 양의 차가 작아지고, 과충전이나 단락 등 전류가 대량으로 흘렀을 때에 미세 이차 입자가 먼저 Li을 방출하여 결정 구조가 불안정해진다. 또한, 구조가 불안정해진 미세 이차 입자에서 산소 방출을 수반하는 분해가 발생함으로써, 열 폭주가 발생하여, 열 안정성의 저하를 야기할 가능성이 높아진다. 따라서, 알루미늄 농도비 SA/LA가 1.12 미만이면, 정극 활성 물질로서 충분한 안전성과 전지 용량이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 보다 충분한 안전성과 전지 용량을 얻기 위해서는, SA/LA는 1.2 이상인 것이 특히 바람직하다. 한편, SA/LA가 2.6을 초과하면, 상기 조대 이차 입자에 첨가되는 알루미늄의 양이 지나치게 적어지기 때문에, 조대 이차 입자의 안전성과 내구성이 저하되어, 정극 활성 물질로서의 충분한 안전성과 내구성도 얻어지지 않는 경우가 있다.It is preferable that ratio (aluminum concentration ratio; SA / LA) of aluminum content SA of the said fine secondary particle and aluminum content LA of the said coarse secondary particle is 1.12-2.6. When the aluminum concentration ratio SA / LA is less than 1.12, the difference in the amount of aluminum added to the fine secondary particles and the coarse secondary particles is small, and when the current flows in a large amount such as overcharge or short circuit, the fine secondary particles first release Li to be determined. The structure becomes unstable. In addition, the decomposition accompanied with the release of oxygen occurs in the fine secondary particles whose structure is unstable, whereby thermal runaway occurs, which increases the possibility of causing a decrease in thermal stability. Therefore, when aluminum concentration ratio SA / LA is less than 1.12, sufficient safety and battery capacity may not be obtained as a positive electrode active material. Moreover, in order to acquire more sufficient safety and battery capacity, it is especially preferable that SA / LA is 1.2 or more. On the other hand, when SA / LA exceeds 2.6, since the amount of aluminum added to the coarse secondary particles becomes too small, the safety and durability of the coarse secondary particles are lowered, and sufficient safety and durability as a positive electrode active material are not obtained. There is a case.

본 발명의 정극 활성 물질에 있어서는, 레이저 산란법 측정에 의한 입도 분포가 상기 미세 이차 입자에 있어서는 0.5 내지 6 ㎛의 범위 내이고, 상기 조대 이차 입자에 있어서는 3 내지 25 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 평균 입경이 2 내지 4 ㎛의 범위에 있어도 미세 이차 입자의 입도 분포가 0.5 ㎛ 미만까지 넓어지면, 입경이 0.5 ㎛ 미만인 입자에서는 알루미늄이 첨가되어도 안전성과 내구성의 개선이 충분히 도모되지 않고, 정극 활성 물질로서의 안전성과 내구성도 충분히 개선되지 않는 경우가 있다. 한편, 미세 이차 입자의 입도 분포가 6 ㎛를 초과하여 넓어지면, 알루미늄 첨가량이 많은 미세 이차 입자의 비율이 많아져, 정극 활성 물질로서 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는 경우가 있다.In the positive electrode active material of the present invention, the particle size distribution by laser scattering method measurement is preferably in the range of 0.5 to 6 µm in the fine secondary particles, and in the range of 3 to 25 µm in the coarse secondary particles. Even if the average particle diameter is in the range of 2 to 4 μm, when the particle size distribution of the fine secondary particles widens to less than 0.5 μm, even if aluminum is added to the particles having a particle size of less than 0.5 μm, the safety and durability are not sufficiently improved, and the positive electrode active material In some cases, the safety and the durability as well are not sufficiently improved. On the other hand, when the particle size distribution of the fine secondary particles becomes wider than 6 µm, the proportion of the fine secondary particles with a large amount of aluminum added increases, so that sufficient battery capacity may not be obtained as the positive electrode active material.

또한, 조대 이차 입자의 평균 입경이 6 내지 15 ㎛의 범위에 있어도, 조대 이차 입자의 입도 분포가 3 ㎛ 미만까지 넓어지면 알루미늄 첨가량이 적은 미세 이차 입자가 존재하게 되고, 미립자가 먼저 열화되어 전지의 내구성을 저하시키는 경우가 있다. 한편, 25 ㎛ 미만을 초과하여 넓어지면, 정극 활성 물질의 비표면적이 저하되어 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는 경우가 있다.In addition, even if the average particle diameter of the coarse secondary particles is in the range of 6 to 15 µm, when the particle size distribution of the coarse secondary particles is widened to less than 3 µm, fine secondary particles having a small amount of aluminum added are present, and the fine particles deteriorate first and thus Durability may be reduced. On the other hand, when it becomes wider than less than 25 micrometers, the specific surface area of a positive electrode active material may fall, and sufficient battery capacity may not be obtained.

또한, 본 발명의 정극 활성 물질에 있어서는, 상기 미세 이차 입자가 혼합되는 비율이 상기 리튬 금속 복합 산화물 전체에 대하여 부피비로 1 내지 10 %인 것이 바람직하다. 상기 혼합되는 비율이 부피비로 1 % 미만이면, 정극 활성 물질 전체로서 평균 입경이 15 ㎛를 초과하는 경우가 있다. 또한, 혼합되는 비율이 부피비로 10 %를 초과하면, 알루미늄 첨가량이 많은 입자가 증가하기 때문에 정극 활성 물질로서 충분한 전지 용량이 얻어지지 않는 경우가 있다.Moreover, in the positive electrode active material of this invention, it is preferable that the ratio which the said fine secondary particle mixes is 1 to 10% by volume ratio with respect to the said lithium metal composite oxide whole. When the said mixing ratio is less than 1% by volume ratio, the average particle diameter may exceed 15 micrometers as the whole positive electrode active material. Moreover, when the ratio to mix exceeds 10% by volume ratio, since the particle | grains with many aluminum addition amounts increase, sufficient battery capacity may not be obtained as a positive electrode active material.

본 발명의 정극 활성 물질은 안전성과 내구성의 개선을 위해 알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가되어 있는 리튬 니켈 복합 산화물이며, 특히 내구성을 향상시키며, 고용량을 얻기 위해, 그의 조성이 화학식: LiwNi1 -x-y-zCoxAlyMzO2(단, M은 Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01)로 표시되는 리튬 니켈 복합 산화물로 하는 것이 바람직하다. 이하, 각 첨가 원소를 상세히 설명한다.The positive electrode active material of the present invention is a lithium nickel composite oxide to which at least two or more kinds of metal elements including aluminum are added to improve safety and durability, and in particular, to improve durability and to obtain a high capacity, the composition thereof is represented by the formula: Li w Ni 1- xyz Co x Al y M z O 2 (wherein M is at least one element selected from Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr and W, 0.99 ≦ w ≦ 1.10, 0.05 It is preferable to set it as the lithium nickel complex oxide represented by <= x <= 0.30, 0.01 <= y <= 0.1, 0 <= z <0.01). Hereinafter, each additional element is explained in full detail.

a) Coa) Co

코발트(Co)는 사이클 특성의 향상에 기여하는 첨가 원소이다. 그의 첨가량을 나타내는 x의 값이 0.05보다 작으면, 충분한 사이클 특성을 얻을 수 없으며, 용량 유지율도 저하되는 경우가 있다. 한편, x의 값이 0.3을 초과하면, 초기 방전 용량의 저하가 커지는 경우가 있다. 또한, 고가의 Co의 양이 증가하게 되어, 비용의 관점으로부터도 바람직하지 않다고 할 수 있다.Cobalt (Co) is an addition element that contributes to improvement of cycle characteristics. When the value of x which shows the addition amount is smaller than 0.05, sufficient cycling characteristics may not be acquired and capacity retention may also fall. On the other hand, when the value of x exceeds 0.3, the fall of initial stage discharge capacity may become large. In addition, the amount of expensive Co increases, which may be undesirable from the viewpoint of cost.

b) Alb) Al

알루미늄(Al)은 안전성과 내구성의 개선에 효과를 갖는 첨가 원소이다. 그의 첨가량을 나타내는 y의 값이 0.01보다 적으면, 첨가량이 지나치게 적어 첨가 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 가능성이 있다. 한편, y의 값이 0.1을 초과하면, 안전성과 내구성에 대해서는 첨가량에 따라 향상되지만, Al 자체는 충방전 반응에 기여하지 않기 때문에 전지의 충방전 용량이 저하되고, 에너지 밀도가 낮아지기 때문에 바람직하지 않다. 충방전 용량, 안전성, 내구성의 균형을 생각하면, 0.04 정도가 바람직하다고 할 수 있다.Aluminum (Al) is an additive element having an effect on improving safety and durability. When the value of y which shows the addition amount is less than 0.01, there is a possibility that addition amount is too small and an addition effect may not fully be acquired. On the other hand, if the value of y exceeds 0.1, the safety and durability are improved depending on the amount added, but since Al itself does not contribute to the charge / discharge reaction, the charge / discharge capacity of the battery is lowered and the energy density is lowered, which is not preferable. . Considering the balance between charge and discharge capacity, safety and durability, it can be said that about 0.04 is preferable.

또한, 상기 미세 이차 입자와 상기 조대 이차 입자 각각에 대해서는, 상기 SA/LA가 1.2 내지 2.6이 되는 범위 내에서 상기 미세 이차 입자에서는 y의 값이 0.03 내지 0.1, 상기 조대 이차 입자에서는 y의 값이 0.01 내지 0.05가 되는 것이 바람직하다.Further, for the fine secondary particles and the coarse secondary particles, y is 0.03 to 0.1 for the fine secondary particles and y for the coarse secondary particles within a range where the SA / LA is 1.2 to 2.6. It is preferable to become 0.01-0.05.

c) Mc) M

첨가 원소인 M은 특별히 한정되는 것은 아니며, 사이클 특성이나 안전성의 향상, 반응 저항 감소에 효과가 있는 원소일 수 있지만, Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소로 하는 것이 바람직하다. 특히, Ca 또는 Mg, 또는 그의 둘 다를 첨가하면, 안전성의 개선에 대한 효과가 크다. 첨가 원소인 M은 리튬 니켈 복합 산화물 중의 결정 중에 균일하게 확산되면, 리튬 니켈 복합 산화물 중의 결정 구조가 안정화된다. 그에 따라, 비수계 전해질 이차 전지의 열 안정성을 높일 수도 있다.The additional element M is not particularly limited, but may be an element that is effective in improving cycle characteristics, safety, and reducing reaction resistance, but at least 1 selected from Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr, and W It is preferable to set it as an element of a species. In particular, addition of Ca or Mg, or both, has a great effect on improving safety. When the additive element M is uniformly diffused in the crystal in the lithium nickel composite oxide, the crystal structure in the lithium nickel composite oxide is stabilized. Thereby, the thermal stability of a non-aqueous electrolyte secondary battery can also be improved.

M의 첨가는 임의이지만, 첨가하는 경우에는 그의 첨가량을 나타내는 z의 값이 0.0003 이상이 되는 것이 바람직하다. z의 값이 0.0003보다 적으면 결정 구조의 안정화의 효과가 충분히 인정되지 않고, 한편 z가 0.01을 초과하면, 결정 구조의 안정화가 한층 더 도모되지만, 초기 방전 용량의 저하가 커지기 때문에 바람직하지 않다.Although addition of M is arbitrary, when adding, it is preferable that the value of z which shows the addition amount becomes 0.0003 or more. If the value of z is less than 0.0003, the effect of stabilization of the crystal structure is not sufficiently recognized. On the other hand, if z is more than 0.01, the stabilization of the crystal structure is further achieved, but it is not preferable because the decrease in initial discharge capacity becomes large.

본 발명에 있어서, 리튬 니켈 복합 산화물은 일차 입자가 응집된 구 형상의 이차 입자의 형태이며, 이차 입자 전체로서의 평균 입경은 5 내지 15 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 5 ㎛ 미만이면 탭 밀도가 낮아지고, 단위 질량당의 전지 용량이 저하되는 경우가 있다. 한편, 평균 입경이 15 ㎛를 초과하면 비표면적이 작아지고, 반응 면적이 부족하여, 출력 특성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 본 발명에서의 평균 입경의 측정에는 레이저 산란 방식의 입도 분포 측정 장치에 의한 50 % 부피 적산값이 이용된다.In the present invention, the lithium nickel composite oxide is in the form of spherical secondary particles in which primary particles are aggregated, and the average particle diameter of the secondary particles as a whole is preferably 5 to 15 µm. When the average particle diameter is less than 5 µm, the tap density is lowered, and the battery capacity per unit mass may be lowered. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 15 µm, the specific surface area becomes small, the reaction area is insufficient, and the output characteristics are lowered, which is not preferable. In addition, the 50% volume integrated value by the particle size distribution measuring apparatus of a laser scattering system is used for the measurement of the average particle diameter in this invention.

(2) 정극 활성 물질의 제조 방법(2) Method of producing a positive electrode active material

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질의 제조 방법에 대하여, 상기 리튬 니켈 복합 산화물이 화학식: LiwNi1 -x-y-zCoxAlyMzO2(단, M은 Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01)로 표시되는 경우를 예로서 설명한다. 또한, 본 발명은 본 명세서에 기재되어 있는 제조 방법으로 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업자는 이하의 기재로부터 그의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량을 실시한 형태로 실시하는 것이 가능하다.For the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the lithium nickel composite oxide is represented by the formula: Li w Ni 1- xyz Co x Al y M z O 2 (wherein M is Mn, Ti, Ca, As an example, a case is represented by at least one element selected from Mg, Nb, Si, Zr and W, 0.99 ≦ w ≦ 1.10, 0.05 ≦ x ≦ 0.30, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.01). do. In addition, this invention is not specifically limited to the manufacturing method described in this specification, The person skilled in the art can implement in the form which performed various changes and improvement based on the knowledge from the following description.

2-1) 니켈 복합 수산화물의 제조2-1) Preparation of Nickel Composite Hydroxide

최초로, 니켈 복합 수산화물을 제조한다. 니켈 복합 수산화물은 공지된 다양한 기술에 의해 제조가 가능하다.First, nickel composite hydroxides are prepared. Nickel composite hydroxides can be prepared by various known techniques.

예를 들면, 소정 비율로 배합된 니켈염과 코발트염과 M 금속염을 포함하는 수용액에 알칼리 수용액을 첨가하여 pH를 조정하고, Ni과 Co와 M의 수산화물을 공침시킴으로써, 화학식: Ni1 -x-y- zCoxMz(OH)2(y는 Al의 함유량)로 표시되는 니켈 복합 수산화물이 얻어진다. 수용액 중의 Ni, Co, M의 비율은 최종적으로 얻고자 하는 리튬 니켈 복합 산화물의 조성에 따라 결정된다. 공침 조건으로서는 액체 온도 50 내지 80 ℃, 액체 온도 25 ℃를 기준으로 하여 측정하는 pH를 10.0 내지 13.5로 하는 것이 바람직하고, 암모늄 이온 공급체 등의 착화제를 수용액에 첨가할 수도 있다.For example, the pH is adjusted by adding an aqueous alkali solution to an aqueous solution containing nickel salts, cobalt salts, and M metal salts blended at a predetermined ratio, and co-precipitating the hydroxides of Ni, Co, and M to form a chemical formula: Ni 1 -xy- A nickel composite hydroxide represented by z Co x M z (OH) 2 (y is an Al content) is obtained. The ratio of Ni, Co and M in the aqueous solution is determined according to the composition of the lithium nickel composite oxide to be finally obtained. As coprecipitation conditions, it is preferable to make pH measured based on liquid temperature of 50-80 degreeC and liquid temperature of 25 degreeC into 10.0-13.5, and complexing agents, such as an ammonium ion supply body, can also be added to aqueous solution.

공침법에 의해 얻어지는 니켈 복합 수산화물은 일차 입자가 응집된 이차 입자의 형태를 갖지만, 이 경우 이차 입자의 형상은 구형이며, 이차 입자 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 입자의 형상, 평균 입경에 대해서는, 상기 수용액과 알칼리 수용액의 혼합 속도, 공침 조건을 제어함으로써 조정할 수 있다.The nickel composite hydroxide obtained by the coprecipitation method has a form of secondary particles in which primary particles are agglomerated, but in this case, the shape of the secondary particles is spherical, and it is preferable to adjust so that the average particle diameter of the entire secondary particles becomes 5 to 15 µm. About the shape and average particle diameter of particle | grains, it can adjust by controlling the mixing speed and coprecipitation conditions of the said aqueous solution and aqueous alkali solution.

얻어진 니켈 코발트 복합 수산화물에 대하여 여과, 수세 및 건조를 행하는데, 이들 처리는 통상 행해지는 방법일 수 있다.Filtration, washing with water and drying are performed on the obtained nickel cobalt composite hydroxide, but these treatments may be a conventional method.

또한, 그 이외에 각각의 첨가 원소의 원료 수산화물 또는 산화물을 혼합하는 방법 등도 채용하는 것은 가능하다.In addition, it is also possible to employ a method of mixing raw material hydroxides or oxides of the respective additional elements.

또한, 이 경우 후속 공정인 Al의 첨가 전에 미세 이차 입자와 조대 이차 입자로 분급하게 되지만, 이 니켈 복합 수산화물의 제조 공정에서 평균 입경 2 내지 4 ㎛의 니켈 복합 수산화물과 평균 입경 6 내지 15 ㎛의 니켈 복합 수산화물을 개별적으로 제조하여, 각각을 미세 이차 입자와 조대 이차 입자로서 이용할 수도 있다.In this case, the fine secondary particles and the coarse secondary particles are classified before the addition of Al, which is a subsequent step, but the nickel composite hydroxide having an average particle diameter of 2 to 4 µm and the nickel having an average particle diameter of 6 to 15 µm are used in the production process of the nickel composite hydroxide. The composite hydroxides can be produced separately and each can be used as fine secondary particles and coarse secondary particles.

2-2) Al의 첨가2-2) Al addition

얻어진 니켈 복합 수산화물의 입자 표면에 알루미늄 화합물을 흡착시켜, 화학식: Ni1 -x-y- zCoxAlyMz(OH)2로 표시되는 알루미늄 함유 니켈 복합 수산화물을 얻는다.An aluminum compound is adsorbed on the surface of the obtained nickel composite hydroxide to obtain an aluminum-containing nickel composite hydroxide represented by the chemical formula: Ni 1 -xy- z Co x Al y M z (OH) 2 .

우선, 상기 공정에서 미세 이차 입자와 조대 이차 입자가 개별적으로 제조되어 있지 않은 경우에는, 얻어진 니켈 복합 수산화물을 분급하여 평균 입경 2 내지 4 ㎛의 미세 이차 입자와 평균 입경 6 내지 15 ㎛의 조대 이차 입자로 분리한다.First, in the case where the fine secondary particles and the coarse secondary particles are not produced separately, the obtained nickel composite hydroxide is classified and fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 µm and coarse secondary particles having an average particle diameter of 6 to 15 µm. To separate.

이어서, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)가 1.2 내지 2.6이 되며, 전체의 알루미늄 함유량(y값)이 0.01 내지 0.1이 되도록 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 혼합비를 고려하여, 각각의 니켈 복합 수산화물에 알루미늄 화합물을 흡착시킨다.Next, in consideration of the mixing ratio of the fine secondary particles and the coarse secondary particles, the aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particles and the coarse secondary particles is 1.2 to 2.6, and the total aluminum content (y value) is 0.01 to 0.1. The aluminum compound is adsorbed to each nickel composite hydroxide.

흡착은, 상기 니켈 복합 수산화물 입자를 슬러리로 하고, pH를 조정하면서 슬러리를 교반하면서, 알루미늄 화합물을 포함하는 수용액을 첨가함으로써 행한다. 또한, 슬러리에 원하는 농도의 알루미늄염을 포함하는 수용액을 혼합한 후, pH를 조정하여 니켈 복합 수산화물의 입자 표면에 알루미늄 화합물을 흡착시킬 수도 있다.Adsorption is performed by adding the aqueous solution containing an aluminum compound, making the said nickel composite hydroxide particle into a slurry, and stirring a slurry, adjusting pH. Furthermore, after mixing the aqueous solution containing the aluminum salt of a desired density | concentration with a slurry, pH can be adjusted and an aluminum compound can be made to adsorb | suck to the particle surface of a nickel composite hydroxide.

또한, 알루미늄 화합물로서는 알루민산의 알칼리염 등의 알루미늄염을 들 수 있다. 알루민산의 알칼리염으로서는 알루민산나트륨, 알루민산칼륨이 바람직하다. 알루민산의 알칼리염을 이용함으로써, 수중에 현탁되어 있는 니켈 복합 수산화물의 표면에 중화에 의해 생성된 수산화알루미늄이 흡착되지만, 이 중화에 의해 생성 석출되는 수산화알루미늄은 비교적 양호한 여과성을 갖고, 여과 후의 세정시에도 니켈 복합 수산화물로부터 분리되지 않고, 니켈 복합 수산화물의 주위에 수산화알루미늄을 균일하게 분산시킬 수 있다(일본 특허 공개 (평)11-16572호 공보 등을 참조).Moreover, aluminum salts, such as the alkali salt of aluminic acid, are mentioned as an aluminum compound. As an alkali salt of aluminic acid, sodium aluminate and potassium aluminate are preferable. By using an alkali salt of aluminic acid, aluminum hydroxide produced by neutralization is adsorbed to the surface of the nickel composite hydroxide suspended in water, but aluminum hydroxide produced and precipitated by this neutralization has relatively good filterability, and washing after filtration Even when the aluminum hydroxide is not separated from the nickel composite hydroxide, aluminum hydroxide can be uniformly dispersed around the nickel composite hydroxide (see Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11-16572).

첨가 후, 양쪽의 이차 입자를 혼합하고, 최종적으로 얻고자 하는 리튬 니켈 복합 산화물 중의 알루미늄의 비율로 조정한다. 통상, 알루미늄염으로부터 거의 전체 농도가 화합물(수산화알루미늄)로서 석출되기 때문에, 리튬 니켈 복합 산화물 중의 알루미늄의 비율로부터 첨가하는 알루미늄염의 양을 구할 수 있다.After addition, both secondary particles are mixed and finally adjusted to the ratio of aluminum in the lithium nickel composite oxide to be obtained. Usually, since almost full concentration precipitates as a compound (aluminum hydroxide) from an aluminum salt, the quantity of the aluminum salt added from the ratio of aluminum in a lithium nickel complex oxide can be calculated | required.

니켈 복합 수산화물의 입자 표면에 수산화알루미늄을 흡착시킨 후, 여과, 수세 및 건조를 행한다. 여과, 수세 및 건조는 니켈 복합 수산화물의 제조와 동일한 방법으로 행할 수 있다.After aluminum hydroxide is made to adsorb | suck to the surface of the particle | grains of a nickel composite hydroxide, it performs filtration, water washing, and drying. Filtration, washing with water and drying can be performed by the same method as the manufacture of nickel composite hydroxide.

2-3) 산화 배소2-3) Oxidation roasting

이어서, 표면에 수산화알루미늄을 흡착시킨 니켈 복합 수산화물을 산화 배소한다. 산화 배소함으로써 Li과의 반응성을 향상시킬 수 있으며, 짧은 시간에 반응을 충분히 진행시키는 것이 가능해져, 생산성의 향상이 도모된다.Next, the nickel composite hydroxide which adsorbed aluminum hydroxide on the surface is oxidized and roasted. By oxidizing and roasting, the reactivity with Li can be improved, the reaction can be sufficiently advanced in a short time, and the productivity is improved.

또한, 산화 배소 온도는 650 내지 750 ℃가 바람직하고, 700 내지 750 ℃가보다 바람직하다. 650 ℃ 미만이면, 표면에 형성되는 산화 피막이 충분하지 않고, 750 ℃를 초과하면 표면적이 지나치게 감소되어, Li과의 반응성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.Moreover, 650-750 degreeC is preferable and, as for the roasting oxide temperature, 700-750 degreeC is more preferable. If it is less than 650 ° C, the oxide film formed on the surface is not sufficient, and if it exceeds 750 ° C, the surface area is excessively reduced and the reactivity with Li decreases, which is not preferable.

산화 배소의 분위기는 비환원성 분위기이면 문제없고, 대기 분위기 또는 산소 분위기가 바람직하다. 산화 배소 시간이나 처리하는 로(爐)에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 처리하는 양 및 산화 배소 온도에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 산화 배소 시간은 1시간 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 15 시간으로 한다. 1시간 미만이면 수산화물로부터 산화물로의 전환이 충분히 행해지지 않는 경우가 있으며, 3시간 미만이면 니켈 복합 산화물의 결정성이 향상되지 않고, 열 안정성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 산화 배소에 이용하는 로는 특별히 한정되는 것은 아니며, 공기 기류 중에서 가열할 수 있는 것일 수 있지만, 가스 발생이 없는 전기로가 바람직하고, 회분식 또는 연속식의 로를 사용할 수 있다.The atmosphere of the roasting oxide is not a problem as long as it is a non-reducing atmosphere, and an atmospheric atmosphere or an oxygen atmosphere is preferable. The oxidation roasting time and the furnace to be treated are not particularly limited and can be appropriately set depending on the amount to be treated and the roasting temperature. For example, the roasting time is preferably 1 hour or more, more preferably 3 to 15 hours. If it is less than 1 hour, the conversion from hydroxide to oxide may not be sufficiently performed. If it is less than 3 hours, the crystallinity of the nickel composite oxide may not be improved and thermal stability may not be sufficiently obtained. Moreover, the furnace used for roasting oxidation is not specifically limited, Although it can be heated in air stream, the electric furnace without gas generation is preferable, and a batch or continuous furnace can be used.

2-4) Li의 첨가2-4) Addition of Li

리튬(Li)을 첨가하기 위해, 산화 배소에 의해 얻어진 니켈 복합 산화물을 리튬 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻는다. 혼합하는 리튬 화합물의 양은, 최종적으로 얻고자 하는 화학식: LiwNi1 -x-y- zCoxAlyMzO2(단, M은, Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01)로 표시되는 리튬 금속 복합 산화물의 조성으로부터 적절하게 결정된다.In order to add lithium (Li), the nickel composite oxide obtained by roasting oxide is mixed with a lithium compound to obtain a mixture. The amount of the lithium compound to be mixed is finally the chemical formula to be obtained: Li w Ni 1- xy- z Co x Al y M z O 2 (wherein M is Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr and At least one element selected from W, 0.99 ≦ w ≦ 1.10, 0.05 ≦ x ≦ 0.30, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, and 0 ≦ z ≦ 0.01) is appropriately determined from the composition of the lithium metal composite oxide.

혼합하는 리튬 화합물로서는 질산리튬, 수산화리튬 등의 리튬염을 이용할 수 있지만, 특히 수산화리튬을 이용하는 것이 바람직하다.Although lithium salts, such as lithium nitrate and lithium hydroxide, can be used as a lithium compound to mix, it is preferable to use lithium hydroxide especially.

상기 혼합은 V 블렌더, 스파르탄루저, 레디게 믹서, 줄리아 믹서 또는 버티칼 그래뉼레이터 등의 건식 혼합기나 혼합 조립기를 이용할 수 있으며, 균일하게 혼합되는 적절한 시간의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.The mixing may be a dry mixer or a mixing granulator such as a V blender, a spartan loser, a radig mixer, a Julia mixer, or a vertical granulator, and is preferably performed in a suitable time range for uniform mixing.

2-5) 소성2-5) firing

상기 혼합물을 소성하여 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질인 리튬니켈 복합 산화물을 얻는다. 여기서, 소성 온도는 650 내지 800 ℃로 하는 것이 바람직하고, 700 내지 800 ℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 최고 도달 온도에서의 유지 시간으로서는 반응이 진행되는 시간이 얻어질 수 있으면 상관없고, 1 내지 10시간 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 소성시의 분위기로서는 산소 분위기 등의 산화성 분위기로 하는 것이 바람직하다.The mixture is calcined to obtain a lithium nickel composite oxide which is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Here, it is preferable to set baking temperature to 650-800 degreeC, and it is more preferable to set it to 700-800 degreeC. The holding time at the highest achieved temperature is not limited as long as the reaction progresses can be obtained, and is preferably about 1 to 10 hours. Moreover, as an atmosphere at the time of baking, it is preferable to set it as oxidative atmosphere, such as oxygen atmosphere.

소성 온도가 650 ℃ 미만이면 리튬 화합물과의 반응이 충분히 진행되지 않고, 층상 구조에서 결정성이 양호한 리튬 니켈 복합 산화물을 합성하는 것이 어려워진다. 한편, 800 ℃를 초과하면 양이온 믹싱이 발생하기 시작하고, Li 사이트에 다른 금속 이온이 혼입되기 시작하여 전지 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.When the firing temperature is less than 650 ° C, the reaction with the lithium compound does not proceed sufficiently, and it becomes difficult to synthesize a lithium nickel composite oxide having good crystallinity in the layered structure. On the other hand, when it exceeds 800 degreeC, cation mixing starts to generate | occur | produce, and it is unpreferable since other metal ions begin to mix in Li site and battery characteristic falls.

(3) 비수계 전해질 이차 전지(3) Non-aqueous electrolyte secondary battery

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 정극, 부극 및 비수계 전해액 등을 포함하고, 일반적인 비수계 전해질 이차 전지와 동일한 구성 요소에 의해 구성된다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 본 명세서에 기재되어 있는 실시 형태로 특별히 한정되는 것이 아니며, 당업자는 이하의 기재로부터 그의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량을 실시한 형태를 적용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 그의 용도가 특별히 한정되는 것도 아니다.The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and the like, and is composed of the same components as a general non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, the embodiment described below is only an illustration, The non-aqueous electrolyte secondary battery of this invention is not specifically limited to embodiment described in this specification, The person skilled in the art can change variously based on the knowledge from the following description. It is possible to apply the form which changed and improved. In addition, the use of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited.

(a) 정극(a) Positive electrode

상술한 바와 같이 얻어진 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질을 정극 재료로서 이용하여, 예를 들면 이하와 같이 하여 비수계 전해질 이차 전지의 정극을 제작한다.The positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced as follows, using the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries obtained as mentioned above as a positive electrode material, for example.

우선, 분말상의 정극 활성 물질, 도전재, 결착제를 혼합하고, 수계 용매를 첨가하고, 이것을 혼련하여 정극 합재 수계 페이스트를 제작한다. 정극 합재 수계 페이스트 중 각각의 혼합비도 비수계 전해질 이차 전지의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 수계 용매를 제외한 정극 합재의 고형분의 전체 질량을 100 질량부로 한 경우, 일반적인 비수계 전해질 이차 전지의 정극과 마찬가지로 정극 활성 물질의 함유 비율을 80 내지 95 질량부로 하고, 도전재의 함유 비율을 2 내지 15 질량부로 하고, 결착제의 함유 비율을 1 내지 20 질량부로 하는 것이 바람직하다.First, a powdery positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, an aqueous solvent is added, and this is kneaded to prepare a positive electrode mixture aqueous paste. The mixing ratio of each of the positive electrode mixture aqueous pastes is also an important factor in determining the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. When the total mass of solid content of the positive electrode mixture excluding the aqueous solvent was 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material was 80 to 95 parts by mass, and the content of the conductive material was 2 to 15, similar to the positive electrode of a general nonaqueous electrolyte secondary battery. It is preferable to set it as mass part and to make content rate of a binder 1-20 mass parts.

얻어진 정극 합재 페이스트를, 예를 들면 알루미늄박제의 집전체의 표면에 도포하고, 건조하여 용제를 비산시킨다. 필요에 따라, 전극 밀도를 높이기 위해 롤 프레스 등에 의해 가압하는 경우도 있다. 이와 같이 하여, 시트상의 정극을 제작할 수 있다. 시트상의 정극은 목적으로 하는 전지에 따라 적당한 크기로 재단 등을 실시하여, 전지의 제작에 제공할 수 있다.The obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of an aluminum foil current collector, for example, and dried to scatter the solvent. As needed, in order to raise electrode density, it may pressurize with a roll press etc. In this manner, a sheet-shaped positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be cut to an appropriate size according to the intended battery, and can be used for production of the battery.

정극의 제작시에 도전제로서는, 예를 들면 흑연(천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등)이나, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등의 카본 블랙계 재료 등을 이용할 수 있다.As a conductive agent in the production of the positive electrode, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black-based materials such as acetylene black, Ketjen black, and the like can be used.

결착제는 활성 물질 입자를 묶어 두는 역할을 행하는 것이며, 물에 용해되는 수용성의 중합체 재료가 바람직하다. 이러한 중합체 재료로서는 친수성의 중합체인 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메틸셀룰로오스(MC), 아세트산프탈산셀룰로오스(CAP), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스프탈레이트(HPMCP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 등을 들 수 있다. 또한, 물에 분산되는(수분산성의) 중합체 재료도 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(FEP), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE) 등의 불소계 수지, 아세트산비닐 공중합체, 스티렌부타디엔 블록 공중합체(SBR), 아크릴산편성 SBR 수지(SBR계 라텍스), 아라비아 고무 등의 고무류가 예시된다. 이들 중에서 PTFE 등의 불소계 수지의 사용이 바람직하다.The binder plays a role of binding the active material particles, and a water-soluble polymer material which is dissolved in water is preferable. Such polymer materials include carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), cellulose acetate cellulose (CAP), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), hydroxypropyl methyl cellulose phthalate (HPMCP), and polyvinyl alcohol, which are hydrophilic polymers. (PVA), polyethylene oxide (PEO), etc. are mentioned. In addition, polymer materials dispersed in water (water dispersible) can also be preferably used. For example, fluorine resin, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene- perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP), and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), vinyl acetate copolymer And rubbers such as styrene-butadiene block copolymer (SBR), acrylic acid-formed SBR resin (SBR-based latex), and gum arabic. Of these, the use of fluorine-based resins such as PTFE is preferable.

수계 페이스트는 본 발명의 정극 활성 물질과, 상기에 예시한 도전제, 결착재 등의 첨가제를 적당한 수계 용매에 첨가하고, 분산 또는 용해시켜 혼합함으로써 조정할 수 있다.Aqueous paste can be adjusted by adding the positive electrode active material of this invention and additives, such as the above-mentioned electrically conductive agent and binder to a suitable aqueous solvent, disperse | distributing, or dissolving, and mixing.

조정한 페이스트를 정극 집전체에 도포하고, 수계 용매를 휘발시켜 건조시킨 후 압축한다. 전형적으로는 적당한 도포 장치(코터)를 사용하여 집전체 표면에 활성 물질층 형성용 페이스트를 소정의 두께로 도포할 수 있다. 상기 페이스트를 도포하는 두께는 특별히 한정되지 않으며, 정극 및 전지의 형상이나 용도에 따라 적절히 상이하게 할 수 있다. 예를 들면, 두께 10 내지 30 ㎛ 정도의 박상 집전체의 표면에 건조 후의 두께가 5 내지 100 ㎛ 정도가 되도록 도포한다. 도포 후, 적당한 건조기를 이용하여 도포물을 건조함으로써, 집전체 표면에 소정의 두께의 활성 물질층을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 정극을 소망에 따라 프레스함으로써, 목적으로 하는 두께의 정극 시트를 얻을 수 있다.The adjusted paste is applied to the positive electrode current collector, and the aqueous solvent is evaporated to dryness and then compressed. Typically, a paste for forming an active material layer can be applied to the surface of the current collector with a predetermined thickness using a suitable coating device (coater). The thickness which apply | coats the said paste is not specifically limited, According to the shape and use of a positive electrode and a battery, it can be made to differ suitably. For example, it is apply | coated to the surface of the thin current collector which is about 10-30 micrometers in thickness so that the thickness after drying may be about 5-100 micrometers. After coating, the coating material may be dried using a suitable dryer to form an active material layer having a predetermined thickness on the surface of the current collector. The positive electrode sheet of the target thickness can be obtained by pressing the positive electrode thus obtained as desired.

(b) 부극(b) Negative electrode

부극에는 금속 리튬이나 리튬 합금 등, 또는 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 부극 활성 물질에 결착제를 혼합하고, 적당한 용매를 가하여 페이스트상으로 한 부극 합재를 구리 등의 금속박 집전체의 표면에 도포하고, 건조하고, 필요에 따라 전극 밀도를 높이도록 압축하여 형성한 것을 사용한다.In the negative electrode, a binder is mixed with a negative electrode active material capable of occluding and desorbing lithium ions, such as metallic lithium, a lithium alloy, and the like, and a suitable negative electrode mixture is applied to the surface of the metal foil current collector such as copper to form a paste. And compressed and dried to increase the electrode density as necessary.

부극 활성 물질로서는, 예를 들면 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화 탄소질인 것, 이흑연화(易黑鉛化) 탄소질인 것, 이들을 조합한 구조를 갖는 것 중 어떠한 탄소 재료도 바람직하게 사용될 수 있다.As the negative electrode active material, any carbon material of, for example, natural graphite, artificial graphite, non-graphitized carbonaceous material, digraphitized carbonaceous material, or a structure having a combination thereof is preferably used. Can be.

(c) 세퍼레이터(c) Separator

정극과 부극 사이에는 세퍼레이터를 끼워 배치한다. 세퍼레이터는 정극과 부극을 분리하고, 전해질을 유지하는 것이며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 얇은 막이며, 미소한 구멍을 다수 갖는 막을 사용할 수 있다.A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte, and may be a thin film such as polyethylene or polypropylene, and a film having a large number of minute pores.

(d) 비수계 전해액(d) Non-aqueous liquid electrolyte

비수계 전해액은 지지염으로서의 리튬염을 유기 용매에 용해한 것이다.The non-aqueous electrolyte solution is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

유기 용매로서는 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 부틸렌카르보네이트, 트리플루오로프로필렌카르보네이트 등의 환상 카르보네이트, 또한 디에틸카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 디프로필카르보네이트 등의 쇄상 카르보네이트, 나아가 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 화합물, 에틸메틸술폰, 부탄술톤 등의 황 화합물, 인산트리에틸, 인산트리옥틸 등의 인 화합물 등으로부터 선택되는 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate, and also diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. , Chain carbonates such as dipropyl carbonate, ether compounds such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethyl sulfone and butanesultone, triethyl phosphate and triphosphate It can be used individually by 1 type selected from phosphorus compounds, such as octyl, or 2 or more types.

지지염으로서는 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 등, 및 이들의 복합염을 이용할 수 있다. 지지염의 농도는 종래의 리튬 이온 이차 전지에서 사용되는 전해액과 동일할 수 있으며, 특별히 제한은 없다. 적당한 리튬 화합물(지지염)을 0.1 mol/L 내지 5 mol/L 정도의 농도로 함유하는 전해액을 사용할 수 있다.As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , or a combination salt thereof can be used. The concentration of the supporting salt may be the same as the electrolyte used in the conventional lithium ion secondary battery, and there is no particular limitation. An electrolyte solution containing a suitable lithium compound (supporting salt) at a concentration of about 0.1 mol / L to about 5 mol / L can be used.

또한, 비수계 전해액은 라디칼 포착제, 계면활성제, 난연제 등을 포함하고 있을 수도 있다.In addition, the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical trapping agent, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(e) 전지의 형상, 구성(e) the shape and configuration of the battery

이상과 같이 설명한 정극, 부극, 세퍼레이터 및 비수계 전해액으로 구성되는 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지의 형상은 원통형, 적층형 등 다양한 것으로 할 수 있다.The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte solution described above can be various, such as cylindrical or stacked type.

어떠한 형상을 채용하는 경우에도, 정극 및 부극을 세퍼레이터를 통해 적층시켜 전극체로 하고, 얻어진 전극체에 비수계 전해액을 함침시키고, 정극 집전체와 외부로 통하는 정극 단자의 사이, 및 부극 집전체와 외부로 통하는 부극 단자의 사이를 집전용 리드 등을 이용하여 접속하고, 전지 케이스에 밀폐하여, 비수계 전해질 이차 전지를 완성시킨다.In any case of adopting a shape, the positive electrode and the negative electrode are laminated through a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal communicating with the outside, and between the negative electrode current collector and the external device. Between the negative electrode terminals connected to each other is connected using a current collector lead or the like, and sealed in a battery case to complete a non-aqueous electrolyte secondary battery.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 평균 입경 및 입도 분포의 측정은 레이저 산란식 입도 측정 장치(니키소 가부시끼가이샤 제조 마이크로트랙 HRA)를 이용하여 측정하고, 평균 입경으로서 50 % 부피 적산에서의 MV값을 이용하였다. 또한, 조성 분석은 ICP 발광 분석 장치로서 바리안사 제조 725-ES를 이용한 ICP 발광 분석에 의해 행하였다.Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples and comparative examples. In addition, the measurement of an average particle diameter and particle size distribution was measured using the laser scattering particle size measuring apparatus (Microtrack HRA by Nikki Corporation), and used as MV value in 50% of volume integration as average particle diameter. In addition, composition analysis was performed by ICP emission analysis using 725-ES by Varian Corporation as an ICP emission analysis apparatus.

(실시예 1)(Example 1)

상부에 오버 플로우용 배관을 구비한 연속 정석용의 반응조를 이용하여, 황산니켈과 황산코발트를 몰비로 Ni:Co=0.83:0.17이 되도록 물에 용해한 농도 1.8 mol/L의 혼합 수용액과, 중화제인 25 % 수산화나트륨 수용액 및 25 % 암모니아수를 액체 온도 40 ℃ 및 액체의 pH를 액체 온도 25 ℃를 기준으로 측정하는 pH값으로 하여 12.0의 일정값으로 유지하도록 하면서, 반응조 내에 일정 유량으로 연속적으로 가하고, 오버 플로우하는 슬러리를 연속적으로 회수하는 방법에 의해 정석을 행하였다. 조 내의 평균 체류 시간을 20 시간으로 하여, 연속조 내가 평형 상태가 된 후 슬러리를 회수하고, 고액 분리하여 니켈 복합 수산화물의 정석물을 얻었다.A mixed aqueous solution having a concentration of 1.8 mol / L dissolved in water such that nickel sulfate and cobalt sulfate in a molar ratio of Ni: Co = 0.83: 0.17 using a reactor for continuous crystallization having an overflow piping at the top thereof, and a neutralizing agent 25 The aqueous sodium hydroxide solution and 25% aqueous ammonia were continuously added at a constant flow rate into the reactor while maintaining a constant value of 12.0 at a pH value measured at a liquid temperature of 40 ° C and a liquid pH of 25 ° C. Crystallization was performed by the method of collect | recovering the flowing slurry continuously. The average residence time in the tank was set to 20 hours, after the continuous tank became equilibrium, the slurry was recovered, solid-liquid separated, and the crystallized substance of the nickel composite hydroxide was obtained.

얻어진 니켈 복합 수산화물을 엘보 제트 분급기(가부시끼가이샤 마츠보 제조)로 분급하여, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자로 분리를 행하였다. 비율로서는, 평균 입경 2.58 ㎛에서 입도 분포의 범위가 1.0 내지 5.0 ㎛인 미세 이차 입자가 3.5 부피%, 평균 입경 8.45 ㎛에서 입도 분포의 범위가 3.0 내지 11 ㎛인 조대 이차 입자가 96.5 부피%가 되었다.The obtained nickel composite hydroxide was classified with an elbow jet classifier (manufactured by Matsubo, Co., Ltd.), and separated into fine secondary particles and coarse secondary particles. As the ratio, 96.5 volume% of coarse secondary particles having a range of 3.0 to 11 μm of fine secondary particles having a particle size distribution of 1.0 to 5.0 μm at an average particle size of 2.58 μm and a particle size distribution of 3.0 to 11 μm at an average particle diameter of 8.45 μm. .

우선, 상기 조대 이차 입자의 수산화물을 물에 넣어 교반하면서, 몰비로 Al/(Ni+Co+Al)=0.039가 되도록 NaAlO2(와코 준야꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, 시약 특급)를 첨가한 후, 황산을 이용하여 pH 9.5를 목표값으로 하여 중화하였다. 중화 후의 수산화물의 조성은 Ni0 .81Co0 .151Al0 .039(OH)2였다.First, while adding the hydroxide of the coarse secondary particles in water and adding NaAlO 2 (made by Wako Junyaku Kogyo Co., Ltd., Reagent Express) in a molar ratio to Al / (Ni + Co + Al) = 0.039, The sulfuric acid was used to neutralize pH 9.5 as the target value. The composition of the post-neutralization hydroxide Ni 0 .81 Co 0 .151 Al 0 .039 (OH) 2 was.

이어서, 상기 미세 이차 입자의 수산화물을 물에 넣어 교반하면서, 몰비로 Al/(Ni+Co+Al)=0.054가 되도록 NaAlO2(와코 준야꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, 시약 특급)를 첨가한 후, 황산을 이용하여 pH 9.5를 목표값으로 하여 중화하였다. 중화 후의 수산화물의 조성은 Ni0 .802Co0 .144Al0 .054(OH)2였다.Then, the and the hydroxide of the fine secondary particles stirring it in water, NaAlO 2 such that Al / (Ni + Co + Al) = 0.054 in molar ratio was added to (Wako Junya packed Kogyo Co., Ltd., reagent grade), The sulfuric acid was used to neutralize pH 9.5 as the target value. The composition of the post-neutralization hydroxide Ni 0 .802 Co 0 .144 Al 0 .054 (OH) 2 was.

미세 이차 입자에 포함되는 알루미늄 함유량과 조대 이차 입자에 포함되는 알루미늄 함유량의 비율(알루미늄 농도비; SA/LA)은 1.38이었다.The ratio (aluminum concentration ratio; SA / LA) of the aluminum content contained in the fine secondary particles and the aluminum content contained in the coarse secondary particles was 1.38.

혼합 후의 수산화물을, 전기로(어드밴텍(ADVANTEC) 제조, 전기 머플로, 특FUM373)를 이용하여, 대기 분위기 중 700 ℃에서 6 시간 동안 산화 배소하여 산화물을 얻었다. 얻어진 산화물과 수산화리튬을 몰비로 Li/(Ni+Co+Al)=1.06이 되도록 조합하고, 쉐이커 믹서 장치(WAB사 제조, 터뷸라(TURBULA) TypeT2C)를 이용하여 혼합하여, 혼합물로 하였다.The hydroxide after mixing was oxidized and roasted for 6 hours at 700 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace (ADVANTEC manufactured, electric muffle furnace, FUM373). The obtained oxide and lithium hydroxide were combined at a molar ratio of Li / (Ni + Co + Al) = 1.06, and mixed using a shaker mixer apparatus (TURBULA TypeT2C manufactured by WAB) to obtain a mixture.

또한, 상술한 전기로를 이용하여, 산소 분위기 중 730 ℃에서 7 시간 동안 이 혼합물을 소성하여 정극 활성 물질을 얻었다.Further, using this electric furnace, the mixture was calcined at 730 ° C. for 7 hours in an oxygen atmosphere to obtain a positive electrode active material.

얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .1505Al0 .0395O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 2.56 ㎛, 1.0 내지 5.0 ㎛, 8.45 ㎛, 3.0 내지 11.0 ㎛, 8.34 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.38이었다.The composition of the positive electrode active material thus obtained Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .1505 Al 0 .0395 was O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle size and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 2.56 μm, 1.0 to 5.0 μm, 8.45 μm, 3.0 to 11.0 μm, respectively. It was 8.34 micrometers, and aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 1.38.

또한, 각각의 정극 활성 물질을 사용하여 이하와 같이 원통 18650형 리튬 이차 전지를 제작하고, 내구성을 측정하였다.Moreover, using each positive electrode active material, the cylindrical 18650 type lithium secondary battery was produced as follows, and durability was measured.

정극 활성 물질과, 도전제로서의 아세틸렌 블랙과, 수용성 결합제로서의 카르복시메틸셀룰로오스와, 수분산성 결합제로서의 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자를 이들 재료의 질량%비가 88:10:1:1이 되도록 칭량하고, 상기 재료의 고형분율이 54 질량%가 되도록 이온 교환수에 첨가하였다. 이어서, 플래너터리 믹서로 50분간 혼합하여, 정극 활성 물질층 형성용의 페이스트를 제작하였다.The positive electrode active material, acetylene black as a conductive agent, carboxymethyl cellulose as a water-soluble binder, and polytetrafluoroethylene fine particles as a water-dispersible binder are weighed so that the mass% ratio of these materials is 88: 10: 1: 1, It added to ion-exchange water so that solid content ratio of material might be 54 mass%. Subsequently, it mixed for 50 minutes with the planetary mixer, and produced the paste for positive electrode active material layer formation.

제작한 수계 페이스트를 정극 집전체로서의 두께 약 15 ㎛의 알루미늄박의 양면에 합계 도포량이 약 9.5 g/cm2가 되도록 도포하고, 페이스트 중의 수분을 건조시켜 롤러 프레스기로 시트상으로 늘리고, 층 두께가 60 ㎛의 두께가 되도록 조정하여 리튬 이차 전지용 정극 시트를 제작하였다.The prepared aqueous paste is applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of about 15 μm as a positive electrode current collector so that the total coating amount is about 9.5 g / cm 2 , and the moisture in the paste is dried to increase the sheet shape with a roller press, and the layer thickness is increased. It adjusted to the thickness of 60 micrometers, and produced the positive electrode sheet for lithium secondary batteries.

이어서, 그라파이트로 이루어지는 부극 활성 물질과, 결착제로서의 스티렌부타디엔 고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 이들 재료의 질량%비가 98:1:1이 되도록 이온 교환수와 혼합하여, 부극 활성 물질층 형성용 페이스트를 제작하였다. 또한, 부극 집전체로서의 두께 약 10 ㎛의 동박의 양면에 이러한 페이스트의 합계 도포량이 약 9.0 g/cm2가 되도록 도포하고, 페이스트 중의 수분을 건조시켜, 롤러 프레스기로 시트상으로 늘리고, 층 두께가 60 ㎛의 두께가 되도록 조정하여 리튬 이차 전지용 부극 시트를 제작하였다.Subsequently, the negative electrode active material made of graphite and styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) as binders are mixed with ion-exchange water so that the mass% ratio of these materials is 98: 1: 1, and the negative electrode active material A layer forming paste was produced. Further, the total coating amount of such paste was applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of about 10 μm as a negative electrode current collector so as to be about 9.0 g / cm 2 , and the moisture in the paste was dried to increase the sheet shape with a roller press, and the layer thickness was increased. It adjusted to the thickness of 60 micrometers, and produced the negative electrode sheet for lithium secondary batteries.

얻어진 정극 시트와 부극 시트를 2매의 다공질 폴리에틸렌 시트와 함께 적층하고, 이 적층 시트를 권회하여 권회형 전극 구조체를 제작하였다. 이 전극 구조체를 전해액과 함께 용기에 수용하여, 직경 18 mm, 높이 65 mm의 원통형 리튬 이온 이차 전지를 제작하였다. 전해액으로서는, 부피비 1:1의 에틸렌카르보네이트(EC)와 디메틸카르보네이트(DMC)의 혼합 용매에 1 mol/L의 농도로 지지염 LiPF6을 용해시킨 비수전해액을 이용하였다. 이와 같이 하여 실시예 1의 리튬 이온 이차 전지를 제작하였다.The obtained positive electrode sheet and negative electrode sheet were laminated together with two porous polyethylene sheets, and this laminated sheet was wound up to produce a wound electrode structure. This electrode structure was accommodated together with electrolyte solution in the container, and the cylindrical lithium ion secondary battery of diameter 18mm and height 65mm was produced. As the electrolyte solution, a nonaqueous electrolyte solution in which support salt LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 1 mol / L at a concentration of 1 mol / L was used. Thus, the lithium ion secondary battery of Example 1 was produced.

또한, 컨디셔닝 처리로서 1/3 C의 충전 전류 레이트로 4.1 V까지 충전함으로써, 시험용 리튬 이온 이차 전지를 구축하였다.In addition, a test lithium ion secondary battery was constructed by charging to 4.1 V at a charge current rate of 1/3 C as a conditioning treatment.

얻어진 전지의 사이클 특성을 조사하기 위해, 3.0 V부터 4.1 V까지의 전위 폭, 전류 레이트 1 C, 온도 60 ℃의 조건으로 500 사이클 충방전을 반복한 후, 초기 방전 용량을 100으로 한 용량비로 방전 용량 유지율을 산출한 바 89 %였다. 또한, 정극 활성 물질에 대한 각 측정값을 방전 용량 유지율의 산출값과 함께 표 1에 나타낸다.In order to investigate the cycle characteristics of the obtained battery, 500 cycles of charging and discharging were repeated under the conditions of a potential width of 3.0 V to 4.1 V, a current rate of 1 C, and a temperature of 60 ° C., and then discharged at a capacity ratio with an initial discharge capacity of 100. It was 89% when the capacity retention ratio was calculated. In addition, each measured value with respect to a positive electrode active material is shown in Table 1 with the calculated value of discharge capacity retention rate.

(실시예 2)(Example 2)

미세 이차 입자에 첨가한 알루미늄 함유량을 몰비로 0.098로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .808Co0 .151Al0 .041O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 2.62 ㎛, 1.0 내지 5.0 ㎛, 8.42 ㎛, 3.0 내지 11.0 ㎛, 8.32 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 2.51이었다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 92 %였다.A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aluminum content added to the fine secondary particles was 0.098 in a molar ratio. The composition of the positive electrode active material thus obtained Li 1 .06 Ni 0 .808 Co 0 .151 Al 0 was .041 O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle diameter and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 2.62 μm, 1.0 to 5.0 μm, 8.42 μm, 3.0 to 11.0 μm, respectively. It was 8.32 micrometers, and aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 2.51. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 92%.

(실시예 3)(Example 3)

미세 이차 입자에 첨가한 알루미늄 함유량을 몰비로 0.047로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .151Al0 .039O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 2.51 ㎛, 1.0 내지 5.0 ㎛, 8.43 ㎛, 3.0 내지 11.0 ㎛, 8.37 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.21이었다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 88 %였다.A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aluminum content added to the fine secondary particles was 0.047 in a molar ratio. The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .151 Al 0 .039 O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle diameter and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 2.51 μm, 1.0 to 5.0 μm, 8.43 μm, 3.0 to 11.0 μm, respectively. It was 8.37 micrometers, and aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 1.21. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 88%.

(실시예 4)(Example 4)

수산화물의 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 분리의 조건을 변경하고, 평균 입경 2.06 ㎛에서 입도 분포의 범위가 1 ㎛ 내지 3 ㎛인 미세 이차 입자가 1.7 부피%, 평균 입경 8.52 ㎛에서 입도 분포의 범위가 3 ㎛ 내지 25 ㎛인 조대 이차 입자가 98.3 부피%가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .817Co0 .144Al0 .039O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 2.06 ㎛, 1.0 내지 3.0 ㎛, 8.39 ㎛, 3.0 내지 25.0 ㎛, 8.34 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.38이었다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 85 %였다.The particle size distribution ranges from 1.7% by volume of the fine secondary particles having a particle size distribution of 1 μm to 3 μm at an average particle size of 2.06 μm and an average particle diameter of 8.52 μm with varying conditions for separation of the fine secondary particles and the coarse secondary particles of the hydroxide. A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coarse secondary particles having a thickness of 3 µm to 25 µm were 98.3% by volume. The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .817 Co 0 .144 Al 0 .039 O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle diameter and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 2.06 μm, 1.0 to 3.0 μm, 8.39 μm, 3.0 to 25.0 μm, respectively. It was 8.34 micrometers, and aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 1.38. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 85%.

(실시예 5)(Example 5)

수산화물의 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 분리의 조건을 변경하고, 평균 입경 3.45 ㎛에서 입도 분포의 범위가 1 ㎛ 내지 5.5 ㎛인 미세 이차 입자가 6.3 부피%, 평균 입경 8.67 ㎛에서 입도 분포의 범위가 6 ㎛ 내지 25 ㎛인 조대 이차 입자가 93.7 부피%가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .15Al0 .04O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 3.45 ㎛, 1.0 내지 5.5 ㎛, 8.67 ㎛, 6.0 내지 25 ㎛, 8.32 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.38이었다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 92 %였다.The conditions of separation of the fine secondary particles and the coarse secondary particles of the hydroxide were changed, and the range of the particle size distribution was 6.3% by volume and the average particle diameter was 8.67 μm at the average particle size of 3.45 μm and the fine secondary particles having a particle size distribution of 1 μm to 5.5 μm. A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coarse secondary particles having a thickness of 6 µm to 25 µm were 93.7% by volume. The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .15 Al 0 .04 O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle diameter and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 3.45 μm, 1.0 to 5.5 μm, 8.67 μm, 6.0 to 25 μm, respectively. It was 8.32 micrometers, and aluminum ratio ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 1.38. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 92%.

(실시예 6)(Example 6)

미세 이차 입자에 첨가한 알루미늄 함유량을 몰비로 0.045로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .151Al0 .039O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 미세 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 조대 이차 입자의 평균 입경 및 입도 범위, 및 전체의 평균 입경은 각각 2.62 ㎛, 1.0 내지 5.0 ㎛, 7.89 ㎛, 3.0 내지 11.0 ㎛, 8.38 ㎛이고, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.15였다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 82 %였다.A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aluminum content added to the fine secondary particles was 0.045 in a molar ratio. The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .151 Al 0 .039 O 2. In addition, the average particle diameter and particle size range of the fine secondary particles of the obtained positive electrode active material, the average particle diameter and particle size range of the coarse secondary particles, and the average particle diameter of the whole are 2.62 μm, 1.0 to 5.0 μm, 7.89 μm, 3.0 to 11.0 μm, respectively. It was 8.38 micrometers, and aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particle and the coarse secondary particle was 1.15. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 82%.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

분급하지 않고 몰비로 Al/(Ni+Co+Al)=0.039가 되도록 Al 첨가를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정극 활성 물질을 얻었다. 얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .151Al0 .039O2였다. 얻어진 정극 활성 물질의 평균 입경은 8.38 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 분급하여 분석한 바, 정극 활성 물질의 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.10이었다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 50 %였다.A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that Al was added so that Al / (Ni + Co + Al) = 0.039 at a molar ratio without classification. The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .151 Al 0 .039 O 2. The average particle diameter of the obtained positive electrode active material was 8.38 mu m. In addition, as a result of classification and analysis in the same manner as in Example 1, the aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particles and the coarse secondary particles of the positive electrode active material was 1.10. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 50%.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상부에 오버 플로우용 배관을 구비한 연속 정석용의 반응조를 이용하여, 액체의 pH를 액체 온도 25 ℃를 기준으로 측정하는 pH값으로서 12.0의 일정값으로 유지하면서, 황산니켈과 황산코발트를 몰비로 Ni:Co=0.85:0.15가 되도록 물에 용해한 농도 1.8 mol/L의 혼합 수용액과, 중화제인 25 % 수산화나트륨 수용액 및 25 % 암모니아수와, 추가로 알루민산나트륨을 순수에 용해한 용액을 몰비로 Ni:Co:Al=0.81:0.15:0.04가 되도록 일정 유량으로 연속적으로 가하여, 오버 플로우하는 슬러리를 연속적으로 회수하는 일반적인 방법에 의해 정석을 행하였다. 조내의 평균 체류 시간을 20 시간으로 하고, 연속조 내가 평형 상태가 된 후 슬러리를 회수하여 고액 분리함으로써 복합 수산화물의 정석물을 얻었다.Nickel sulfate and cobalt sulfate were added in a molar ratio of nickel and cobalt sulfate while maintaining a constant value of 12.0 as a pH value measured based on a liquid temperature of 25 ° C. using a reactor for continuous crystallization having an overflow piping at the top. Ni: Co mixed aqueous solution of concentration 1.8 mol / L dissolved in water so that: Co = 0.85: 0.15, 25% aqueous sodium hydroxide solution and 25% aqueous ammonia, and a solution in which sodium aluminate was dissolved in pure water in a molar ratio. Crystallization was performed by the general method of continuously applying a constant flow rate such that: Al = 0.81: 0.15: 0.04, and continuously recovering the overflowing slurry. After the average residence time in the tank was set to 20 hours, and the continuous tank was in equilibrium, the slurry was recovered and solid-liquid separated, thereby obtaining a crystallized composite hydroxide.

얻어진 수산화물을 전기로(어드밴텍 제조, 전기 머플로 특FUM373)를 이용하여, 대기 분위기 중 700 ℃에서 6 시간 동안 산화 배소 하여 산화물을 얻었다. 얻어진 산화물과 수산화리튬을 몰비로 Li/(Ni+Co+Al)=1.06이 되도록 조합하고, 쉐이커 믹서 장치(WAB사 제조, 터뷸라 TypeT2C)를 이용하여 혼합하여, 혼합물로 하였다.The obtained hydroxide was oxidized and roasted at 700 ° C. for 6 hours in an air atmosphere using an electric furnace (Advantech, Electric Muffle Furnace FUM373) to obtain an oxide. The obtained oxide and lithium hydroxide were combined at a molar ratio of Li / (Ni + Co + Al) = 1.06, mixed using a shaker mixer apparatus (WAB Co., Turbula TypeT2C) to obtain a mixture.

또한, 상술한 전기로를 이용하여, 산소 분위기 중 730 ℃에서 16 시간 동안 이 혼합물을 소성하고, 정극 활성 물질을 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 사이클 특성의 평가를 행하였다.The cycle characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixture was calcined at 730 ° C. for 16 hours in an oxygen atmosphere using the above-described electric furnace to obtain a positive electrode active material.

얻어진 정극 활성 물질의 조성은 Li1 .06Ni0 .81Co0 .15Al0 .04O2였다. 또한, 얻어진 정극 활성 물질의 전체의 평균 입경을 구한 바 10.29 ㎛였다.The composition of the positive electrode active material thus obtained was Li 1 .06 Ni 0 .81 Co 0 .15 Al 0 .04 O 2. Moreover, it was 10.29 micrometers when the average particle diameter of the whole of the obtained positive electrode active material was calculated | required.

얻어진 정극 활성 물질에 대하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 분급한 후, 각각의 알루미늄 함유량에 대하여 분석한 바, 미세 이차 입자와 조대 이차 입자의 알루미늄 농도비(SA/LA)는 1.02였다. 실시예 1과 동일하게 하여 방전 용량 유지율을 측정한 바 29 %였다.The obtained positive electrode active material was classified in the same manner as in Example 1, and then analyzed for each aluminum content. As a result, the aluminum concentration ratio (SA / LA) of the fine secondary particles and the coarse secondary particles was 1.02. In the same manner as in Example 1, the discharge capacity retention rate was measured and found to be 29%.

Figure 112012072575081-pct00001
Figure 112012072575081-pct00001

안전성이 우수하면서, 높은 사이클 특성을 갖고 있는 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 장기간의 사용이 요구되는 자동차용의 전원에 바람직하다.The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, which is excellent in safety and has high cycle characteristics, is suitable for power supplies for automobiles that require long-term use.

또한, 전기 자동차용의 전원에 있어서는, 전지의 대형화에 의한 안전성의 확보의 어려움과, 보다 고도의 안전성을 확보하기 위한 고가의 보호 회로가 필요 불가결하다. 이에 비해, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 우수한 안전성을 갖고 있기 때문에, 안전면의 신뢰성도 높고, 전기 자동차용의 전원으로서도 바람직하다. 또한, 본 발명은 순수하게 전기 에너지로 구동하는 전기 자동차용의 전원뿐만 아니라, 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등의 연소 기관과 병용하는 소위 하이브리드차용의 전원으로서도 사용할 수 있다.In addition, in the power supply for an electric vehicle, it is indispensable to secure the safety due to the enlargement of the battery and an expensive protection circuit for securing the higher safety. On the other hand, since the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent safety, the safety of the surface is also high, and it is also suitable as a power source for electric vehicles. Moreover, the present invention can be used not only as a power source for electric vehicles driven purely with electric energy, but also as a power source for so-called hybrid vehicles used in combination with combustion engines such as gasoline engines and diesel engines.

Claims (8)

알루미늄을 포함하는 적어도 2종류 이상의 금속 원소가 첨가된 리튬 니켈 복합 산화물로서, 평균 입경이 2 내지 4 ㎛인 미세 이차 입자와 평균 입경이 6 내지 15 ㎛인 조대 이차 입자를 포함하고, 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛인 이차 입자를 포함하고, 레이저 회절 산란 측정에 의한 입도 분포가 상기 미세 이차 입자에 있어서는 0.5 내지 6 ㎛의 범위 내이고, 상기 조대 이차 입자에 있어서는 3 내지 25 ㎛의 범위 내이며, 상기 조대 이차 입자의 금속 몰비로 표시되는 알루미늄 함유량에 대한 상기 미세 이차 입자의 금속 몰비로 표시되는 알루미늄 함유량의 비가 1.12 내지 2.6의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질.A lithium nickel composite oxide to which at least two or more kinds of metal elements including aluminum are added, including fine secondary particles having an average particle diameter of 2 to 4 µm and coarse secondary particles having an average particle diameter of 6 to 15 µm, and the total average particle diameter The particle | grains which contain this 5-15 micrometer secondary particle, the particle size distribution by a laser diffraction scattering measurement exist in the range of 0.5-6 micrometers for the said fine secondary particle, and it exists in the range of 3-25 micrometers in the said coarse secondary particle. And a ratio of the aluminum content represented by the metal mole ratio of the fine secondary particles to the aluminum content represented by the metal molar ratio of the coarse secondary particles is in the range of 1.12 to 2.6. 제1항에 있어서, 상기 리튬 니켈 복합 산화물은 화학식: LiwNi1 -x-y-zCoxAlyMzO2(단, M은 Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr 및 W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 0.99≤w≤1.10, 0.05≤x≤0.30, 0.01≤y≤0.1, 0≤z≤0.01)로 표시되는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질.The method of claim 1, wherein the lithium nickel composite oxide is represented by the formula: Li w Ni 1- xyz Co x Al y M z O 2 (wherein M is selected from Mn, Ti, Ca, Mg, Nb, Si, Zr and W) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by at least one element, 0.99 ≦ w ≦ 1.10, 0.05 ≦ x ≦ 0.30, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, and 0 ≦ z ≦ 0.01). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비가 1.2 이상인 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질.The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein the ratio is 1.2 or more. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미세 이차 입자가 혼합되는 비율은 상기 리튬 니켈 복합 산화물 전체에 대하여 부피비로 1 내지 10 %인 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질.The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein the proportion of the fine secondary particles is mixed in a volume ratio of 1 to 10% with respect to the entire lithium nickel composite oxide. 니켈 복합 수산화물에 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하고, 얻어진 알루미늄 함유 니켈 복합 수산화물을 산화 배소하고, 얻어진 알루미늄 함유 니켈 복합 산화물에 리튬 화합물을 더 첨가 및 혼합하고, 얻어진 혼합물을 소성하여, 리튬 니켈 복합 산화물을 포함하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질을 얻는 방법에 있어서, 상기 니켈 복합 수산화물에 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하는 공정에서, 레이저 회절 산란 측정에 의한 입도 분포가 0.5 내지 6 ㎛의 범위 내이며 평균 입경이 2 내지 4 ㎛인 미세 이차 입자를 포함하는 니켈 복합 수산화물과, 레이저 회절 산란 측정에 의한 입도 분포가 3 내지 25 ㎛의 범위 내이며 평균 입경이 6 내지 15 ㎛인 조대 이차 입자를 포함하는 니켈 복합 수산화물 각각에, 상기 조대 이차 입자의 금속 몰비로 표시되는 알루미늄 함유량에 대한 상기 미세 이차 입자의 금속 몰비로 표시되는 알루미늄 함유량의 비가 1.12 내지 2.6의 범위 내가 되도록 상기 알루미늄 화합물을 첨가 및 혼합하여, 전체의 평균 입경이 5 내지 15 ㎛인 이차 입자를 포함하는 상기 알루미늄 함유 니켈 복합 산화물을 얻는 것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질의 제조 방법.An aluminum compound is added and mixed to the nickel composite hydroxide, and the aluminum-containing nickel composite hydroxide obtained is oxidized and roasted, a lithium compound is further added and mixed to the obtained aluminum-containing nickel composite oxide, and the resulting mixture is calcined to obtain a lithium nickel composite oxide. In the method for obtaining a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising, in the step of adding and mixing an aluminum compound to the nickel composite hydroxide, the particle size distribution by the laser diffraction scattering measurement is in the range of 0.5 to 6 ㎛ and the average particle diameter Nickel composite hydroxide containing fine secondary particles having 2 to 4 μm and nickel composite containing coarse secondary particles having a particle size distribution in the range of 3 to 25 μm and an average particle diameter of 6 to 15 μm by laser diffraction scattering measurement. In each hydroxide, represented by the metal molar ratio of the coarse secondary particles Is added and mixed with the aluminum compound so that the ratio of the aluminum content represented by the metal molar ratio of the fine secondary particles to the aluminum content is within the range of 1.12 to 2.6, and includes secondary particles having an average particle diameter of 5 to 15 µm in total. The said aluminum containing nickel composite oxide is obtained, The manufacturing method of the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries. 제1항 또는 제2항에 기재된 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활성 물질을 정극 재료로서 사용하고 있는 것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지.A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2 is used as a positive electrode material. 삭제delete 삭제delete
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